g-C3N4-SnO2和Pt摻雜SnO2復合材料的制備及氣敏研究.pdf

1、易揮發(fā)性有機污染物來源于化學工業(yè)中使用含VOCs的產(chǎn)品、以VOCs為原料的工藝過程、VOCs的生產(chǎn)（石油煉制等）、有機物的儲存和運輸?shù)?。VOCs會對人體造成巨大危害，無論是室內(nèi)還是室外，VOCs都值得去重視。隨著人們環(huán)保意識的增強和對空氣質(zhì)量要求的日益增加，對VOCs檢測限的要求越來越低，對氣體傳感器的要求也逐漸增高。
　　用于氣敏檢測的二氧化錫有著優(yōu)異性能的同時，也存在許多局限性?；诖?，本文通過水熱法制備了g-C3N4/SnO

2、2復合材料、并合成了一種Pt摻雜SnO2材料，將兩種材料應用于七大類VOCs的選擇性和高響應氣敏檢測。
　　1、薄層g-C3N4/SnO2復合材料的制備及對VOCs的選擇性檢測。對比10種不同VOCs的響應數(shù)據(jù)，薄層g-C3N4/SnO2復合材料對苯胺、丙酮、環(huán)氧丙烷、乙醚、甲醛、乙酸丁酯的氣敏增強效果尤為顯著，增強倍數(shù)取決于g-C3N4與目標氣體氫鍵作用力的大小。其中，純SnO2對甲醛的最高響應值為8.98，13.24 wt.％

3、薄層g-C3N4/SnO2復合材料的響應值增加程度最大，最高響應值為225.20，提高了25倍。
　　對比純SnO2，薄層g-C3N4/SnO2復合材料不僅提高了響應值，而且大幅度降低了最佳響應溫度。純氧化錫對VOCs的最佳響應溫度約為200～400℃不等，而13.24 wt.％薄層g-C3N4/SnO2復合材料對VOCs的最佳響應溫度為40℃或80℃，也就是說13.24 wt.％薄層g-C3N4/SnO2復合材料可以應用于VOC

4、s的近室溫檢測。
　　g-C3N4和SnO2的復合，同時可降低響應時間，提高響應速度。對比13.24 wt.％薄層g-C3N4/SnO2復合材料和純SnO2在對應最佳溫度下對100ppm丙酮的響應時間，分別為3秒和13秒，大幅減少了響應時間，可以用于實時檢測。
　　g-C3N4/SnO2復合材料同是提高了對VOCs氣敏檢測的選擇性，通過g-C3N4與目標分子的π-π共軛、鹵鍵、氫鍵作用將七類可揮發(fā)性有機污染物分為3大類。復合

5、材料的氣敏增強機理在于g-C3N4對氣體分子識別、對氧化錫納米微球電子傳輸影響的共同作用。g-C3N4與氣體分子氫鍵作用適中，能較好的吸附目標分子，也能較好的脫附，有利于氣敏響應的增強。同時g-C3N4與SnO2復合可加快電子的傳輸速率，縮短響應時間。
　　2、Pt摻雜SnO2材料的制備及對VOCs的氣敏檢測。
　　利用SnO2-x的本征缺陷原位合成了Pt摻雜SnO2材料。氣敏性能研究表明，在摻雜了Pt后，對比7大類VOCs

6、的氣敏測試結果，摻雜材料對二氯甲烷、正庚烷、苯胺的響應提高尤為顯著，分別提高了約4倍、7倍、3倍，對苯、乙酸乙酯、異戊二烯、乙醚、丙酮提高了2倍左右。確定最佳摻雜比為3 atom.％（加料比）。
　　最佳響應溫度小幅度降低，對比純SnO2，摻雜材料對苯的最佳響應溫度降低了40℃，對苯胺的最佳響應溫度降低了80℃，對正庚烷、甲苯、乙醚的最佳響應溫度降低了100℃。
　　循環(huán)曲線的測試結果表明，材料可以應用于檢測痕量(1ppm)